JP6238556B2 - Subject information acquisition apparatus, control method therefor, and probe - Google Patents

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Description

本発明は、被検体情報取得装置およびその制御方法、ならびに探触子に関する。特に、被検体に音響波を送信し、被検体内で反射した反射波を受信して被検体情報を取得する被術に関する。
The present invention relates to a subject information acquisition apparatus, a control method thereof , and a probe . In particular, the present invention relates to a technique for acquiring subject information by transmitting an acoustic wave to a subject and receiving a reflected wave reflected in the subject.

被検体情報取得装置である超音波診断装置において、パルスエコー法によって画像データを形成する場合の深さ方向の空間分解能は、超音波の波長をλ、送信波数をｎとすると、（ｎλ）／２で一般的に表すことが可能である。例えば、１２ＭＨｚの中心周波数の超音波を２波長分送信した場合は約０．１３ｍｍ程度となる。   In the ultrasonic diagnostic apparatus that is an object information acquisition apparatus, the spatial resolution in the depth direction when image data is formed by the pulse echo method is (nλ) / where n is the wavelength of the ultrasonic wave and n is the transmission wave number. 2 can be generally represented. For example, when two wavelengths of ultrasonic waves having a center frequency of 12 MHz are transmitted, the length is about 0.13 mm.

パルスエコー法について説明する。まず超音波パルス（音響波パルス）を被検体に送信すると、被検体内での音響インピーダンス差に応じて超音波が反射されて戻ってくる。次に、この反射波を受信し、反射波の受信信号を用いて画像データを生成する。代表的には、受信信号の包絡線を取得し、この包絡線を輝度値に変換して画像データを生成する。被検体内の複数の方向もしくは位置に対して超音波の送受信を繰り返すことで、超音波を送受信した方向の複数の走査線上の輝度情報を取得できる。この複数の走査線上の輝度情報を並べることで被検体内の画像化が可能となる。   The pulse echo method will be described. First, when an ultrasonic pulse (acoustic wave pulse) is transmitted to the subject, the ultrasonic wave is reflected and returned according to the acoustic impedance difference in the subject. Next, the reflected wave is received, and image data is generated using the received signal of the reflected wave. Typically, an envelope of the received signal is acquired, and the envelope is converted into a luminance value to generate image data. By repeating transmission and reception of ultrasonic waves in a plurality of directions or positions within the subject, luminance information on a plurality of scanning lines in the directions in which the ultrasonic waves are transmitted and received can be acquired. By arranging the luminance information on the plurality of scanning lines, it becomes possible to form an image in the subject.

なお超音波診断装置においては、超音波を電気信号に変換する複数の変換素子を用い、それぞれの素子間の受信信号波形に時間的なずれを加えることで、送信受信ともに被検体内でフォーカスさせるのが一般的である。   In the ultrasonic diagnostic apparatus, a plurality of conversion elements that convert ultrasonic waves into electrical signals are used, and a time shift is added to the reception signal waveform between the elements, so that both transmission and reception are focused in the subject. It is common.

上記のように、パルスエコー法を用いることで約０．１３ｍｍ程度の深さ方向の空間分解能は実現できるが、より高い空間分解能が要求されている。例えば頚動脈の血管壁の層構造をさらに詳細に観察することができれば、動脈硬化などの早期発見への寄与が考えられる。   As described above, the spatial resolution in the depth direction of about 0.13 mm can be realized by using the pulse echo method, but higher spatial resolution is required. For example, if the layer structure of the vascular wall of the carotid artery can be observed in more detail, it can be considered to contribute to early detection of arteriosclerosis and the like.

非特許文献１には、周波数領域干渉計法（ＦＤＩ法：Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｏｍａｉｎ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙ）と、適応型信号処理であるＣａｐｏｎ法と、を行うことにより血管壁の層構造を画像化した結果が示されている。受信信号を用いてＦＤＩ法を適用したＣａｐｏｎ法を行うことで、さらに深さ方向（走査線方向）の空間分解能を向上させることができる。ただし、ＦＤＩの処理を行うために切り出した深さ方向の信号の範囲（処理レンジ内）には、複数の反射層が存在することが想定される。また、近接した反射層からの複数の反射波は、互いに高い相関性を有している可能性が高い。このような高い相関性を有する複数の反射波の受信信号に対してＣａｐｏｎ法などの適応型信号処理をそのまま適用すると、所望の信号を打ち消すなどの予期しない動作を行うことが知られている。このような相関性を有する信号（相関性干渉波）による影響を低減するため、周波数平均法（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ａｖｅｒａｇｉｎｇ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）を合わせて用いることで、反射波の受信信号に対してＦＤＩ法及びＣａｐｏｎ法が適用可能となる。   Non-Patent Document 1 shows a result of imaging a layer structure of a blood vessel wall by performing frequency domain interferometry (FDI method: Frequency Domain Interferometry) and Capon method which is adaptive signal processing. Yes. By performing the Capon method using the FDI method using the received signal, the spatial resolution in the depth direction (scanning line direction) can be further improved. However, it is assumed that there are a plurality of reflection layers in the range of signals in the depth direction (within the processing range) cut out to perform FDI processing. In addition, a plurality of reflected waves from adjacent reflective layers are highly likely to have high correlation with each other. It is known that when an adaptive signal processing such as the Capon method is applied as it is to a plurality of reflected wave reception signals having high correlation, an unexpected operation such as cancellation of a desired signal is performed. In order to reduce the influence of such a correlated signal (correlated interference wave), the frequency averaging method (frequency averaging technique) is used together, so that the FDI method and the Capon method can be applied to the received signal of the reflected wave. Applicable.

さらに、パルス波のように広い周波数帯域を有する音響波の受信信号に対して周波数平均法を用いる際には、参照信号によって受信信号のホワイトニングを行う。特許文献１では、バッキング材に分布を持たせることでサイドローブレベルを抑圧する超音波探触子について記載されている。   Further, when the frequency averaging method is used for a reception signal of an acoustic wave having a wide frequency band such as a pulse wave, the received signal is whitened with a reference signal. Patent Document 1 describes an ultrasonic probe that suppresses a side lobe level by giving a distribution to a backing material.

特開平６−１２５８９４号公報JP-A-6-125894 特公平１−２４４７９号公報Japanese Examined Patent Publication No. 1-2479 特公平１−２４４８０号公報Japanese Examined Patent Publication No. 1-2480

Ｈｉｒｏｆｕｍｉ Ｔａｋｉ，Ｋｏｕｓｕｋｅ Ｔａｋｉ，Ｔａｋｕｙａ Ｓａｋａｍｏｔｏ，Ｍａｋｏｔｏ Ｙａｍａｋａｗａ，Ｔｓｕｙｏｓｈｉ Ｓｈｉｉｎａ ａｎｄ Ｔｏｒｕ Ｓａｔｏ：Ｃｏｎｆ Ｐｒｏｃ ＩＥＥＥ Ｅｎｇ Ｍｅｄ Ｂｉｏｌ Ｓｏｃ．２０１０；１：５２９８−５３０１．Hirofumi Taki, Kosuke Taki, Takaya Sakamoto, Makoto Yamakawa, Tsuyoshi Shiina and Toru Sato: Conf Proc IEEE Eng Med BioS. 2010; 1: 5298-5301.

前述したように、ＦＤＩ法を適用した適応型信号処理では、参照信号を用いる。この参照信号が、実際に取得される反射波形と近ければ近いほど、ＦＤＩ法を適用した適応型信号処理による高空間分解能化の効果が得られる。   As described above, the reference signal is used in the adaptive signal processing to which the FDI method is applied. The closer the reference signal is to the actually acquired reflected waveform, the higher the spatial resolution can be achieved by adaptive signal processing using the FDI method.

しかしながら、実際は被検体内へ送信された音響波パルスは、その到達する位置（反射位置）により波形が変化する。特に、深さが異なる位置では、送信された音響波パルスの波形が異なってくることがある。そのため、ＦＤＩ法を適用した適応型信号処理による高空間分解能化の効果を十分得られない場合があった。   However, in practice, the waveform of the acoustic wave pulse transmitted into the subject changes depending on the position (reflection position) at which it reaches. In particular, at the position where the depth is different, the waveform of the transmitted acoustic wave pulse may be different. Therefore, there are cases where the effect of increasing the spatial resolution by adaptive signal processing to which the FDI method is applied cannot be obtained sufficiently.

本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、ＦＤＩ法を適用した適応型信号処理を行う場合に、位置による空間分解能低下の影響を抑制することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to suppress the influence of a decrease in spatial resolution due to position when performing adaptive signal processing to which the FDI method is applied.

本発明は、以下の構成を採用する。すなわち、
被検体に音響波を送信し、前記被検体内で反射した反射波を受信して時系列の受信信号に変換する、第一の方向に配列された複数の変換素子を有する探触子と、
前記複数の変換素子から出力される複数の前記受信信号と、参照信号とを用いて、適応型信号処理を適用した周波数領域干渉計法を行い、被検体内の複数の位置の音響特性を求める処理手段と、
を有し、
前記複数の変換素子の各々は、前記第一の方向と交差する第二の方向における端部のほうが、前記第二の方向における中央部より、音響波の送信音圧が低くなるように構成されている
ことを特徴とする被検体情報取得装置である。
The present invention employs the following configuration. That is,
A probe having a plurality of conversion elements arranged in a first direction, which transmits an acoustic wave to the subject, receives a reflected wave reflected in the subject and converts it into a time-series received signal;
Frequency domain interferometry using adaptive signal processing is performed using the plurality of received signals output from the plurality of conversion elements and reference signals, and acoustic characteristics at a plurality of positions in the subject are obtained. Processing means;
Have
Each of the plurality of conversion elements is configured such that the transmission sound pressure of the acoustic wave is lower at the end in the second direction intersecting the first direction than at the center in the second direction. ing
This is a subject information acquisition apparatus characterized by the above.

本発明はまた、以下の構成を採用する。すなわち、
被検体に音響波を送信する複数の変換素子を有する第一の方向に配列された送信用の変換素子群と、被検体内で反射した反射波を受信して時系列の受信信号に変換する複数の変換素子を有する前記第一の方向に配列された受信用の変換素子群と、を有する探触子と、
前記受信用の変換素子群から出力される複数の前記受信信号と、参照信号とを用いて、適応型信号処理を適用した周波数領域干渉計法を行い、被検体内の複数の位置の音響特性を求める処理手段と、
を有し、
前記送信用の変換素子群が有する前記複数の変換素子の各々は、前記第一の方向と交差する第二の方向における端部のほうが、前記第二の方向における中央部より、音響波の送信音圧が低くなるように構成されている、または、前記受信用の変換素子群が有する前記複数の変換素子の各々は、前記第二の方向における端部のほうが、前記第二の方向における中央部より、音響波の受信強度が低くなるように構成されている
ことを特徴とする被検体情報取得装置である。
The present invention also employs the following configuration. That is,
A transmission conversion element group arranged in a first direction having a plurality of conversion elements for transmitting acoustic waves to the subject, and a reflected wave reflected in the subject are received and converted into a time-series received signal. A transducer having a group of transducer elements for reception arranged in the first direction having a plurality of transducer elements; and
Using the plurality of received signals output from the receiving conversion element group and a reference signal, frequency domain interferometry using adaptive signal processing is performed, and acoustic characteristics at a plurality of positions in the subject Processing means for obtaining
Have
Each of the plurality of conversion elements included in the transmission conversion element group is configured to transmit an acoustic wave at the end in the second direction intersecting the first direction from the center in the second direction. Each of the plurality of conversion elements that are configured to have a low sound pressure or that is included in the reception conversion element group has an end in the second direction that is centered in the second direction. Is configured so that the received intensity of acoustic waves is lower than
This is a subject information acquisition apparatus characterized by the above.

本発明はまた、以下の構成を採用する。すなわち、
音響波を送信および受信する、第一の方向に配列された複数の変換素子を有する探触子と、処理手段と、を有し、前記複数の変換素子の各々は、前記第一の方向と交差する第二の方向における端部のほうが、前記第二の方向における中央部より、音響波の送信音圧が低くなるように構成されている被検体情報取得装置の制御方法であって、
前記複数の変換素子が、被検体に音響波を送信するステップと、
前記複数の変換素子が、前記被検体内で反射した反射波を受信して時系列の受信信号に変換するステップと、
前記処理手段が、前記複数の変換素子から出力される複数の前記受信信号と、参照信号とを用いて、適応型信号処理を適用した周波数領域干渉計法を行い、被検体内の複数の位置の音響特性を求めるステップと、
を有することを特徴とする被検体情報取得装置の制御方法である。
The present invention also employs the following configuration. That is,
A probe having a plurality of transducer elements arranged in a first direction for transmitting and receiving an acoustic wave, and a processing means, wherein each of the plurality of transducer elements has the first direction; The control method of the subject information acquiring apparatus configured such that the end in the second direction intersecting is configured to have a lower transmission sound pressure of the acoustic wave than the center in the second direction,
The plurality of conversion elements transmitting an acoustic wave to a subject;
The plurality of conversion elements receiving reflected waves reflected in the subject and converting them into time-series received signals;
The processing means performs frequency domain interferometry using adaptive signal processing using a plurality of the received signals output from the plurality of conversion elements and a reference signal, and a plurality of positions in the subject. Obtaining the acoustic characteristics of
A control method for a subject information acquiring apparatus.

本発明はまた、以下の構成を採用する。すなわち、
音響波を送信する複数の変換素子を有する第一の方向に配列された送信用の変換素子群と、音響波を受信する複数の変換素子を有する前記第一の方向に配列された受信用の変換
素子群と、を有する探触子と、処理手段と、を有し、前記送信用の変換素子群が有する前記複数の変換素子の各々は、前記第一の方向と交差する第二の方向における端部のほうが、前記第二の方向における中央部より、音響波の送信音圧が低くなるように構成されている、または、前記受信用の変換素子群が有する前記複数の変換素子の各々は、前記第二の方向における端部のほうが、前記第二の方向における中央部より、音響波の受信強度が低くなるように構成されている被検体情報取得装置の制御方法であって、
前記送信用の変換素子群が、被検体に音響波を送信するステップと、
前記受信用の変換素子群が、被検体内で反射した反射波を受信して時系列の受信信号に変換するステップと、
前記処理手段が、前記受信用の変換素子群から出力される複数の前記受信信号と、参照信号とを用いて、適応型信号処理を適用した周波数領域干渉計法を行い、被検体内の複数の位置の音響特性を求めるステップと、
を有することを特徴とする被検体情報取得装置の制御方法である。
本発明はまた、以下の構成を採用する。すなわち、
音響波を送信する、第一の方向に配列された複数の変換素子を有する探触子であって、
前記複数の変換素子の各々は、共通の駆動信号で駆動される複数の変換セルを含んで構成されるとともに、前記第一の方向と交差する第二の方向における端部のほうが、前記第二の方向における中央部より、音響波の送信音圧が低くなるように構成されている
ことを特徴とする探触子である。 The present invention also employs the following configuration. That is,
A conversion element group for transmission arranged in a first direction having a plurality of conversion elements for transmitting acoustic waves, and a reception element arranged in the first direction having a plurality of conversion elements for receiving acoustic waves conversion
Each of the plurality of conversion elements included in the transmission conversion element group in a second direction intersecting the first direction. The end portion is configured such that the transmission sound pressure of the acoustic wave is lower than the central portion in the second direction, or each of the plurality of conversion elements included in the reception conversion element group is The method for controlling the subject information acquiring apparatus is configured such that the end in the second direction has a lower acoustic wave reception intensity than the center in the second direction,
The transmitting conversion element group transmitting an acoustic wave to a subject;
The receiving conversion element group receives a reflected wave reflected in the subject and converts it into a time-series received signal;
The processing means performs frequency domain interferometry using adaptive signal processing using the plurality of received signals output from the receiving conversion element group and a reference signal, and a plurality of signals in the subject Obtaining acoustic characteristics of the position of
A control method for a subject information acquiring apparatus.
The present invention also employs the following configuration. That is,
A probe having a plurality of transducer elements arranged in a first direction for transmitting acoustic waves,
Each of the plurality of conversion elements is configured to include a plurality of conversion cells driven by a common drive signal, and an end portion in a second direction intersecting the first direction is the second direction. The transmission sound pressure of the acoustic wave is configured to be lower than the central part in the direction of
It is a probe characterized by that.

本発明によれば、ＦＤＩ法を適用した適応型信号処理を行う場合に、位置による空間分解能低下の影響を抑制することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, when performing adaptive signal processing which applied FDI method, the influence of the spatial resolution fall by a position can be suppressed.

反射波形を説明するための図である。It is a figure for demonstrating a reflected waveform. 図１に示した反射波形を受信信号とした場合の電力強度を示す図である。It is a figure which shows the electric power intensity at the time of setting the reflected waveform shown in FIG. 1 as a received signal. 本発明が適用可能な被検体情報取得装置を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the subject information acquisition apparatus which can apply this invention. ＦＤＩ適応処理ブロック内部での処理を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the process inside a FDI adaptive process block. 変換素子とその送信音圧分布を説明するための図である。It is a figure for demonstrating a conversion element and its transmission sound pressure distribution. 第１の実施形態の効果を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the effect of 1st Embodiment. 第１の実施形態の効果を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the effect of 1st Embodiment. 第１の実施形態の効果を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the effect of 1st Embodiment. 第１の実施形態の効果を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the effect of 1st Embodiment. ＣＭＵＴの構造を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the structure of CMUT. 第１の実施形態の変換素子の構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of the conversion element of 1st Embodiment. 第１の実施形態の変換素子の構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of the conversion element of 1st Embodiment. 第３の実施形態の変換素子の構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of the conversion element of 3rd Embodiment. 第４の実施形態の被検体情報取得装置を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the subject information acquisition apparatus of 4th Embodiment. 第４の実施形態の効果を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the effect of 4th Embodiment.

以下に図面を参照しつつ、本発明の好適な実施の形態について説明する。ただし、以下に記載されている構成部品の寸法、材質、形状およびそれらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の記載に限定する趣旨のものではない。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, and relative arrangements of the components described below should be changed as appropriate according to the configuration of the apparatus to which the invention is applied and various conditions. It is not intended to limit the following description.

本発明者は、被検体からの反射波を受信してＦＤＩ法を適用した適応型信号処理を行う場合に、その被検体内の位置により、送信された音響波の波形が変化することに着目した。そして、その送信波形の変化により、反射波形と参照信号の波形との間で波形のずれが生じると、画像が劣化する可能性があることを見出した。   The present inventor pays attention to the fact that the waveform of the transmitted acoustic wave changes depending on the position in the subject when the adaptive signal processing using the FDI method is performed by receiving the reflected wave from the subject. did. Then, it has been found that the image may be deteriorated when a waveform shift occurs between the reflected waveform and the reference signal waveform due to the change in the transmission waveform.

例えば、変換素子が１次元方向に一列に並べられた探触子から音響波を送信する場合について述べる。図１は複数の変換素子を１次元に並べたリニアアレイから１５ｍｍの深さにフォーカスが合うように送信された音響波パルスの、それぞれ１１ｍｍ、１３ｍｍ、１５ｍｍ、１７ｍｍ、１９ｍｍの深さでの波形を示したものである。ここで深さとは変換素子からの距離を意味する。本例では、１５ｍｍに送信フォーカスしているため、１５ｍｍの深さでの波形は送信波形とほぼ同等となる。しかしながら、図１より、それ以外の深さ（１１ｍｍ、１３ｍｍ、１７ｍｍ、１９ｍｍ）では波形が送信波形（つまり１５ｍｍでの波形）と異なることが分かる。特に浅い（変換素子からの距離が短い）位置の波形は、送信波形と大きく異なることが分かる。   For example, a case where an acoustic wave is transmitted from a probe in which conversion elements are arranged in a line in a one-dimensional direction will be described. FIG. 1 shows waveforms of acoustic wave pulses transmitted at a depth of 15 mm from a linear array in which a plurality of transducer elements are arranged in a one-dimensional manner at depths of 11 mm, 13 mm, 15 mm, 17 mm, and 19 mm, respectively. Is shown. Here, the depth means a distance from the conversion element. In this example, since the transmission focus is 15 mm, the waveform at the depth of 15 mm is almost the same as the transmission waveform. However, FIG. 1 shows that the waveform is different from the transmission waveform (that is, the waveform at 15 mm) at other depths (11 mm, 13 mm, 17 mm, and 19 mm). It can be seen that the waveform at a particularly shallow position (the distance from the conversion element is short) is significantly different from the transmission waveform.

図２は、図１に示した各波形を受信信号とし、送信波形（つまり深さ１５ｍｍの波形とほぼ同等の波形）を参照信号として用い、ＦＤＩ法を適用した適応型信号処理を行った場合の結果を示す。なお、図１の各深さにおける送信波形は、各深さにおける反射波形とほぼ同等と考えることができる。つまり、図１に示した各波形を夫々受信信号とすることは、それぞれの深さ（１１ｍｍ、１３ｍｍ、１５ｍｍ、１７ｍｍ、１９ｍｍ）の位置に存在する反射面からの反射波形を受信したこととほぼ同等と考えることが出来る。   FIG. 2 shows a case where adaptive signal processing using the FDI method is performed using each waveform shown in FIG. 1 as a reception signal and a transmission waveform (that is, a waveform substantially equivalent to a waveform having a depth of 15 mm) as a reference signal. The results are shown. Note that the transmission waveform at each depth in FIG. 1 can be considered to be substantially equivalent to the reflection waveform at each depth. That is, making each waveform shown in FIG. 1 a received signal is almost the same as receiving a reflected waveform from a reflecting surface located at each depth (11 mm, 13 mm, 15 mm, 17 mm, 19 mm). It can be considered equivalent.

図２に示した結果によると、参照信号の波形と受信信号とが同等である深さ１５ｍｍにおいて、高分解能化の効果が確認できる。しかしながら、深さ１１ｍｍの位置ではその処理結果である電力強度が２つのピークを有し、またピークの半値幅も広いことから、高空間分解能化の効果を十分に得られていないことが分かる。また、その他の１３ｍｍ、１７ｍｍ、１９ｍｍの深さにおいても、１５ｍｍの深さで得られたほどの高空間分解能化の効果は得られていない。そこで以下の実施形態では、この問題に対処するため、超音波の送受信を行う変換素子における音響波の送信音圧（変換効率）を変化させることを特徴とする。   According to the result shown in FIG. 2, the effect of increasing the resolution can be confirmed at a depth of 15 mm where the waveform of the reference signal and the received signal are equivalent. However, at a depth of 11 mm, the power intensity as a result of the processing has two peaks, and the half width of the peak is wide, so that it can be seen that the effect of increasing the spatial resolution is not sufficiently obtained. Further, at other depths of 13 mm, 17 mm, and 19 mm, the effect of increasing the spatial resolution as high as that obtained at the depth of 15 mm is not obtained. Therefore, in the following embodiments, in order to cope with this problem, the transmission sound pressure (conversion efficiency) of acoustic waves in a conversion element that transmits and receives ultrasonic waves is changed.

なお、本発明において、音響波とは、典型的には超音波であり、音波、超音波、と呼ばれる弾性波を含む。本発明の被検体情報取得装置とは、被検体に音響波を送信し、被検体内部で反射した反射波（反射した音響波）を受信して、被検体内の複数の位置の音響特性を、数値や画像データとして取得する装置を含む。取得される音響特性とは、被検体内部の組織の音響インピーダンスの違いを反映した情報である。また、本発明において走査線とは、探触子から送信される音響波の進行方向に形成される仮想的な線を示す。   In the present invention, the acoustic wave is typically an ultrasonic wave, and includes an elastic wave called a sound wave and an ultrasonic wave. The subject information acquisition apparatus of the present invention transmits acoustic waves to a subject, receives reflected waves reflected inside the subject (reflected acoustic waves), and obtains acoustic characteristics at a plurality of positions in the subject. Including devices that acquire numerical values and image data. The acquired acoustic characteristic is information reflecting the difference in acoustic impedance of the tissue inside the subject. In the present invention, the scanning line refers to a virtual line formed in the traveling direction of the acoustic wave transmitted from the probe.

＜基本的な実施形態＞
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。同一の構成要素には原則として同一の符号を付して、説明を省略する。 <Basic embodiment>
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In principle, the same components are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

（被検体情報取得装置の基本的な構成）
図３は、本発明が適用できる被検体情報取得装置の構成を示す模式図である。本実施形態の被検体情報取得装置は、複数の変換素子００２を有する探触子００１、受信回路００５、送信回路００３、整相加算ブロック００６、ＦＤＩ適応処理ブロック００７を備える。さらに、画像処理ブロック０１０、システム制御部００４を備える。 (Basic configuration of subject information acquisition device)
FIG. 3 is a schematic diagram showing the configuration of a subject information acquisition apparatus to which the present invention can be applied. The subject information acquisition apparatus of this embodiment includes a probe 001 having a plurality of conversion elements 002, a receiving circuit 005, a transmitting circuit 003, a phasing addition block 006, and an FDI adaptive processing block 007. Furthermore, an image processing block 010 and a system control unit 004 are provided.

本実施形態においては、少なくとも、受信回路００５、送信回路００３、整相加算ブロック００６、ＦＤＩ適応処理ブロック００７により処理手段が構成される。処理手段はさらに、システム制御部００４や画像処理ブロック０１０を含んでもよい。   In the present embodiment, at least the receiving circuit 005, the transmitting circuit 003, the phasing addition block 006, and the FDI adaptive processing block 007 constitute processing means. The processing means may further include a system control unit 004 and an image processing block 010.

探触子００１は、音響波を被検体０００に送信し、被検体内の複数の位置で反射した反射波を受信する送受信器であり、音響波を電気信号（時系列の受信信号）に変換する変換素子００２を複数備える。変換素子としては、圧電現象を用いた圧電素子等の変換素子、光の共振を用いた変換素子、ＣＭＵＴ（Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ Ｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｅｄ Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）等の静電容量の変化を用いた変換素子などを使用できる。   The probe 001 is a transmitter / receiver that transmits acoustic waves to the subject 000 and receives reflected waves reflected at a plurality of positions in the subject, and converts the acoustic waves into electrical signals (time-series received signals). A plurality of conversion elements 002 are provided. As the conversion element, a conversion element such as a piezoelectric element using a piezoelectric phenomenon, a conversion element using optical resonance, a conversion element using a change in capacitance such as CMUT (Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducer), or the like can be used.

送信回路００３は、システム制御部００４からの制御信号に従って、注目位置や注目方向に応じた遅延時間や振幅を有する送信信号（パルス信号）を生成する。送信信号は複数の変換素子００２に夫々入力され、複数の変換素子００２から音響波がパルス波として被検体へ送信される。被検体０００内部の反射界面や反射体で反射された音響波（反射波）は、複数の変換素子００２によって受信され、それぞれ複数の受信信号に変換される。複数の変換素子００２から出力される複数の受信信号は、受信回路００５に入力される。   The transmission circuit 003 generates a transmission signal (pulse signal) having a delay time and an amplitude corresponding to the position of interest and the direction of interest in accordance with a control signal from the system control unit 004. The transmission signals are respectively input to the plurality of conversion elements 002, and acoustic waves are transmitted from the plurality of conversion elements 002 to the subject as pulse waves. Acoustic waves (reflected waves) reflected by the reflective interface and the reflector inside the subject 000 are received by the plurality of conversion elements 002 and converted into a plurality of reception signals, respectively. A plurality of reception signals output from the plurality of conversion elements 002 are input to the reception circuit 005.

受信回路００５は、各変換素子から時系列に出力された受信信号を増幅し、複数のデジタル信号（デジタル化された受信信号）に変換する回路であり、増幅器、Ａ／Ｄ変換器等から構成される。なお、以降の説明では、１回の音響波パルス送信に基づく反射波を受信した１つの変換素子から出力される時系列の受信信号を、１つの受信信号として扱う。出力チャネルがＭ個ある場合は、１回の音響波パルス送信によって出力チャネル分のＭ個の受信信号が得られるものとする。また、ある１つの変換素子に着目した場合、Ｎ回の音響波パルス送信を行うと、１つの変換素子につきＮ回分の受信信号（つまり、Ｎ個の時系列の受信信号）が得られる。Ｎ、Ｍは、正の整数を示す。また、本発明では、変換素子００２が出力したアナログの受信信号だけでなく、増幅やデジタル変換等の処理を行った信号も受信信号と表現する。受信回路００５から出力された複数のデジタル信号は整相加算ブロック００６に入力される。   The reception circuit 005 is a circuit that amplifies the reception signal output in time series from each conversion element and converts it into a plurality of digital signals (digitized reception signals), and includes an amplifier, an A / D converter, and the like. Is done. In the following description, a time-series reception signal output from one conversion element that has received a reflected wave based on one acoustic wave pulse transmission is treated as one reception signal. When there are M output channels, it is assumed that M reception signals for the output channels can be obtained by one acoustic wave pulse transmission. When attention is paid to a certain conversion element, N times of reception signals (that is, N time-series reception signals) are obtained for each conversion element when N acoustic pulse transmissions are performed. N and M are positive integers. In the present invention, not only an analog reception signal output from the conversion element 002 but also a signal subjected to processing such as amplification and digital conversion is expressed as a reception signal. A plurality of digital signals output from the receiving circuit 005 are input to the phasing addition block 006.

整相加算ブロック００６は、音響波を送信した方向や位置に応じて、複数のデジタル信号に対する遅延処理（整相処理）を行いさらに加算する。つまり整相加算処理を実行する。このように整相加算された後の信号（走査線信号）がＦＤＩ適応処理ブロック００７に入力される。走査線信号は、送信ビームフォーミングされた音響波の進行方向上（音響波ビーム上）の信号を示しており、一本の走査線信号には、その走査線上に存在する複数の位置からの反射波の強度（強度信号）が時系列に並べられる。一般的な超音波装置で表示されるＢ−ｍｏｄｅ画像はこの走査線信号の包絡線を複数の走査線分並べたものである。   The phasing addition block 006 performs delay processing (phasing processing) on a plurality of digital signals according to the direction and position where the acoustic wave is transmitted, and further adds them. That is, a phasing addition process is executed. The signal (scan line signal) after the phasing addition is input to the FDI adaptive processing block 007. The scanning line signal indicates a signal on the traveling direction (on the acoustic wave beam) of the acoustic wave formed by the transmission beam forming, and one scanning line signal is reflected from a plurality of positions existing on the scanning line. Wave intensities (intensity signals) are arranged in time series. A B-mode image displayed by a general ultrasonic apparatus is obtained by arranging a plurality of scanning lines of envelopes of this scanning line signal.

ＦＤＩ適応処理ブロック００７は、整相加算ブロック００６から出力された複数の走査線信号と、システム制御部００４から出力された参照信号と、を用いて、ＦＤＩ処理を適
用した適応型信号処理（以下、「ＦＤＩ適応処理」と称する）を行う。 The FDI adaptive processing block 007 uses the plurality of scanning line signals output from the phasing addition block 006 and the reference signal output from the system control unit 004 to apply adaptive signal processing (hereinafter referred to as FDI processing). , Referred to as “FDI adaptive processing”).

適応型信号処理は、適応型ビームフォーミングに相当する。つまり、適応型信号処理は、受信信号に応じて、位相や重み等の処理パラメータを適応的に変化させ、ターゲットとする注目方向や注目位置から到来する所望波の受信信号を選択的に抽出し、それ以外の不要波の受信信号を抑圧する処理を示す。特に、適応型信号処理の一つであるＣａｐｏｎ法は、複数の入力信号に対して、注目方向や注目位置に関する感度を固定した状態で出力（電力強度）を最小化するように処理する方法である。方向拘束付電力最小化規範（ＤＣＭＰ：Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｌｙ Ｃｏｎｓｔｒａｉｎｅｄ Ｍｉｎｉｍｉｚａｔｉｏｎ
ｏｆ Ｐｏｗｅｒ）や、Ｍｉｎｉｍｕｍ ｖａｒｉａｎｃｅ法ともいう。このような適応型信号処理は、空間解像度を向上させる効果がある。本実施形態では、適応型信号処理としてＣａｐｏｎ法を用いた例を詳細に説明する。ただし、他の適応型信号処理（ＭＵＳＩＣ法やＥＳＰＲＩＴ法）を用いても構わない。 Adaptive signal processing corresponds to adaptive beamforming. In other words, adaptive signal processing adaptively changes processing parameters such as phase and weight according to the received signal, and selectively extracts the received signal of the desired wave that arrives from the target direction of interest and position of interest. The process for suppressing the reception signal of other unnecessary waves will be described. In particular, the Capon method, which is one type of adaptive signal processing, is a method for processing a plurality of input signals so as to minimize the output (power intensity) with the sensitivity relating to the direction of interest and the position of interest fixed. is there. Directive Constrained Minimization (DCMP: Directionally Constrained Minimization)
of Power) or the minimum variation method. Such adaptive signal processing has the effect of improving the spatial resolution. In the present embodiment, an example in which the Capon method is used as adaptive signal processing will be described in detail. However, other adaptive signal processing (MUSIC method or ESPRIT method) may be used.

周波数領域干渉計法（ＦＤＩ法）は、受信信号を周波数ごとに分解し、分解された信号の位相を注目位置に応じて変化させることで、注目位置における受信電力を推定する方法である。なお、位相の変化量は、ある基準位置から注目位置までの距離と、周波数に対応した波数の積とから、あらかじめ決定できる。   The frequency domain interferometer method (FDI method) is a method of estimating received power at a target position by decomposing a received signal for each frequency and changing the phase of the decomposed signal according to the target position. Note that the amount of change in phase can be determined in advance from the product of the distance from a certain reference position to the target position and the wave number corresponding to the frequency.

つまり、ＦＤＩ法に適応型信号処理を組み合わせることは、各周波数成分に分解された受信信号に対し、あらかじめ決定された位相変化量・重みではなく、受信信号に応じて算出された位相変化量・重みを用い、注目位置における電力強度を算出することになる。ＦＤＩ適応処理ブロック００７内での処理の詳細は、図４を用いて後述する。本実施形態においてＦＤＩ適応処理により算出される電力強度は、被検体内部の組織の音響インピーダンスの違いを反映した音響特性に対応する。また、後段の画像処理ブロック０１０は、複数の電力強度からなる電力強度分布を画像データとして出力する。   That is, combining the adaptive signal processing with the FDI method is not the phase change amount / weight determined in advance for the received signal decomposed into each frequency component, but the phase change amount calculated according to the received signal. The power intensity at the position of interest is calculated using the weight. Details of processing in the FDI adaptive processing block 007 will be described later with reference to FIG. In the present embodiment, the power intensity calculated by the FDI adaptation process corresponds to an acoustic characteristic that reflects the difference in acoustic impedance of the tissue inside the subject. The subsequent image processing block 010 outputs a power intensity distribution including a plurality of power intensities as image data.

画像処理ブロック０１０では、入力された複数の電力強度からなる電力強度分布に対してスムージングやエッジ強調などの各種画像処理を必要に応じて行い、画像表示手段０１１に輝度データ（画像データ）を出力する。画像表示手段０１１では入力された輝度データを表示する。   In the image processing block 010, various image processes such as smoothing and edge enhancement are performed on the input power intensity distribution composed of a plurality of power intensity as necessary, and luminance data (image data) is output to the image display unit 011. To do. The image display means 011 displays the input luminance data.

なお、ＦＤＩ適応処理ブロック００７は、ＣＰＵや、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）チップ等の処理装置より構成される。システム制御部００４、画像処理ブロック０１０も同様に、ＣＰＵやＧＰＵ、ＦＰＧＡ等の処理装置により構成される。画像表示手段０１１は、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）やＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）、有機ＥＬディスプレイ等で構成される。なお、画像表示手段０１１は、本発明の被検体情報取得装置とは別に提供されてもよい。   Note that the FDI adaptive processing block 007 includes a processing device such as a CPU, a GPU (Graphics Processing Unit), or an FPGA (Field Programmable Gate Array) chip. Similarly, the system control unit 004 and the image processing block 010 are configured by a processing device such as a CPU, GPU, or FPGA. The image display unit 011 includes an LCD (Liquid Crystal Display), a CRT (Cathode Ray Tube), an organic EL display, or the like. The image display unit 011 may be provided separately from the subject information acquisition apparatus of the present invention.

（ＦＤＩ適応処理のフロー）
ここで、図４を用いて、ＦＤＩ適応処理ブロック００７内部での処理を説明する。図４は、ＦＤＩ適応処理の各ステップを説明するフローチャートである。ＦＤＩ適応処理ブロック００７は、整相加算ブロック００６から出力された走査線信号を入力信号として受け取る（Ｓ２００）。そして、走査線信号から、１回で処理する時間分、つまり処理レンジ分の強度信号を抽出する（Ｓ２０１）。ここで、ＦＤＩ適応処理ブロック００７での処理は、１つの走査線上の複数の強度信号から処理レンジ分の信号を抽出するだけでなく、各強度信号に重みづけ等の処理を行ってもよい。 (Flow of FDI adaptation processing)
Here, processing in the FDI adaptive processing block 007 will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a flowchart for explaining each step of the FDI adaptation processing. The FDI adaptive processing block 007 receives the scanning line signal output from the phasing addition block 006 as an input signal (S200). Then, an intensity signal for the processing time, that is, a processing range is extracted from the scanning line signal (S201). Here, the processing in the FDI adaptive processing block 007 may not only extract signals for a processing range from a plurality of intensity signals on one scanning line, but may also perform processing such as weighting for each intensity signal.

次に、抽出した信号をフーリエ変換し周波数ごとの成分（Ｘｓ１、Ｘｓ２、Ｘｓ３、・
・・、ＸｓＮ）に分割する（Ｓ２０２）。一方で、システム制御部００４から出力された参照信号はＦＤＩ適応処理ブロック００７に入力される（Ｓ２０３）。
そして、ＦＤＩ適応処理ブロック００７は、参照信号のフーリエ変換を行い、参照信号を周波数ごとの成分（Ｘｒ１、Ｘｒ２、Ｘｒ３、・・・、ＸｒＮ）に分割する（Ｓ２０４）。 Next, the extracted signal is subjected to Fourier transform, and components for each frequency (Xs1, Xs2, Xs3,.
.., XsN) (S202). On the other hand, the reference signal output from the system control unit 004 is input to the FDI adaptive processing block 007 (S203).
Then, the FDI adaptive processing block 007 performs Fourier transform of the reference signal, and divides the reference signal into components (Xr1, Xr2, Xr3,..., XrN) for each frequency (S204).

次に、ＦＤＩ適応処理ブロック００７は、式（１）に示すようにホワイトニング処理を行う（Ｓ２０５）。

Figure 0006238556
ここでＸｗｋ（ｋ＝１，２，・・・，Ｎ）はホワイトニング処理後の周波数ごとの成分、ηは安定化のための微小量、＊は複素共役を意味する。 Next, the FDI adaptive processing block 007 performs whitening processing as shown in Expression (1) (S205).
Figure 0006238556
 Here, Xwk (k = 1, 2,..., N) is a component for each frequency after whitening processing, η is a minute amount for stabilization, and * is a complex conjugate.

続いて、ホワイトニング処理された各周波数成分からなるベクトルＸ（式（２））を用いて、式（３）に示すように相関行列Ｒが算出される（Ｓ２０６）。
Ｘ＝［ＸＷ１，ＸＷ２，・・・，ＸＷＮ］Ｔ …（２）
Ｒ＝ＸＸＴ＊ …（３）
なおＴは転置を意味する。ここで相関行列ＲはＮ×Ｎのサイズを有する行列となる。 Subsequently, a correlation matrix R is calculated as shown in Expression (3) using a vector X (Expression (2)) composed of each frequency component subjected to whitening processing (S206).
X = [X W1 , X W2 ,..., X WN ] T (2)
R = XX T * (3)
T means transposition. Here, the correlation matrix R is a matrix having a size of N × N.

次に相関行列Ｒから部分行列が抽出され、それらを平均化する周波数平均法が適用される（Ｓ２０７）。

Figure 0006238556
Ｒｍｉｊ＝ＸＷ（ｉ＋ｍ−１）ＸＷ（ｊ＋ｍ−１）＊ …（５）
Ｒ’は周波数平均相関行列、ＲｍはＲｍｉｊを要素に持つ相関行列Ｒの部分行列である。このように、式（４）、式（５）に従って、周波数平均相関行列Ｒ’が算出される（Ｓ２０８）。 Next, a partial matrix is extracted from the correlation matrix R, and a frequency averaging method for averaging them is applied (S207).
Figure 0006238556
 R mij = X W (i + m−1) X W (j + m−1) * (5)
R ′ is a frequency average correlation matrix, and Rm is a partial matrix of the correlation matrix R having Rmij as elements. Thus, the frequency average correlation matrix R ′ is calculated according to the equations (4) and (5) (S208).

次に、拘束ベクトルＣが、ＦＤＩ適応処理ブロック００７に入力される（Ｓ２０９）。拘束ベクトルＣは、処理レンジ内での位置ｒに応じて変化するベクトルであり、以下の式（６）で定義される。
Ｃ＝［ｅｘｐ（ｊｋ１ｒ），ｅｘｐ（ｊｋ２ｒ），・・・，ｅｘｐ（ｊｋ（Ｎ−Ｍ＋１）ｒ）］ …（６） Next, the constraint vector C is input to the FDI adaptation processing block 007 (S209). The constraint vector C is a vector that changes according to the position r within the processing range, and is defined by the following equation (6).
C = [exp (jk 1 r), exp (jk 2 r),..., Exp (jk (N−M + 1) r)] (6)

これらの周波数平均相関行列Ｒ’ならびに拘束ベクトルＣを用いて、式（７）のように、処理レンジ内の電力強度分布Ｐ（ｒ）が算出される（Ｓ２１０）。

Figure 0006238556
η’Ｅは逆行列算出を安定させるために加算しており、ηは定数もしくはＲｘｘ，ｌの値などに応じて変化する値、Ｅは単位行列である。 Using these frequency average correlation matrix R ′ and constraint vector C, a power intensity distribution P (r) within the processing range is calculated as shown in equation (7) (S210).
Figure 0006238556
 η′E is added to stabilize the inverse matrix calculation, η is a constant or a value that changes according to the value of R xx, l , and E is a unit matrix.

次に、入力された信号の中で未処理の信号があれば信号抽出（Ｓ２０１）へ戻り、処理を継続する（Ｓ２１１）。すべての信号が処理済みであれば処理終了となる。
このように、ＦＤＩ適応処理ブロック００７は、整相加算ブロック００６から出力された複数の走査線信号と、システム制御部００４から出力された参照信号と、を入力信号としてＦＤＩ法を適用した適応型信号処理を行う。その結果、電力強度分布を出力する。 Next, if there is an unprocessed signal among the input signals, the process returns to the signal extraction (S201) and the process is continued (S211). If all signals have been processed, the process ends.
As described above, the FDI adaptive processing block 007 is an adaptive type that applies the FDI method using the plurality of scanning line signals output from the phasing addition block 006 and the reference signal output from the system control unit 004 as input signals. Perform signal processing. As a result, a power intensity distribution is output.

ここで変換素子００２について述べる。図５（Ａ）は本発明の変換素子を模式的に表した図である。複数の変換素子が配列方向（図中の左右方向）に配列されている。ひとつの変換素子の配列方向と交差する方向（図中の上下方向）における送信音圧を示したのが図５（Ｂ）〜図５（Ｄ）である。図５（Ｂ）〜図５（Ｄ）の３つの図面はそれぞれ、異なる場合における、図５（Ａ）のＸ−Ｘ’断面における送信音圧分布を表している。なおこれ以降、変換素子の配列方向を「第一の方向」、変換素子の配列方向と交差する方向を「第二の方向」と呼ぶ場合がある。   Here, the conversion element 002 will be described. FIG. 5A is a diagram schematically showing the conversion element of the present invention. A plurality of conversion elements are arranged in the arrangement direction (left-right direction in the figure). FIGS. 5B to 5D show transmission sound pressures in a direction (vertical direction in the figure) intersecting with the arrangement direction of one conversion element. Each of the three drawings in FIG. 5B to FIG. 5D represents a transmission sound pressure distribution in the X-X ′ cross section in FIG. Hereinafter, the arrangement direction of the conversion elements may be referred to as “first direction”, and the direction intersecting with the arrangement direction of the conversion elements may be referred to as “second direction”.

図５（Ｂ）の送信音圧分布５０１は、変換素子の配列方向（第一の方向）と交差する方向（第二の方向）における端部まで一様な送信音圧強度を有している。図５（Ｃ）の送信音圧分布５０２は、第二の方向における端部の方が、第二の方向における中央部より、音響波の送信音圧が低くなる送信音圧強度である。図５（Ｄ）の送信音圧分布５０３は、図５（Ｃ）よりもさらに、第二の方向の端部の送信音圧が、中央部の送信音圧と比べて低くなっている。なお、図５（Ｅ）に示すように、第二の方向に音響波の送信ビームフォーミングを行うため、探触子の変換素子００２の被検体側（音響波を送信する側）に音響レンズ５０４が設けられている。   The transmission sound pressure distribution 501 in FIG. 5B has a uniform transmission sound pressure intensity up to the end in the direction (second direction) intersecting the array direction (first direction) of the conversion elements. . The transmission sound pressure distribution 502 in FIG. 5C is a transmission sound pressure intensity at which the transmission sound pressure of the acoustic wave is lower in the end portion in the second direction than in the central portion in the second direction. In the transmission sound pressure distribution 503 in FIG. 5D, the transmission sound pressure at the end portion in the second direction is lower than the transmission sound pressure in the central portion, as compared with FIG. As shown in FIG. 5E, in order to perform acoustic beam transmission beam forming in the second direction, an acoustic lens 504 is provided on the subject side (acoustic wave transmitting side) of the transducer conversion element 002. Is provided.

図６（Ａ）は図５（Ｂ）〜図５（Ｄ）で示した３種の送信音圧分布を用いて１５ｍｍの深さにフォーカスが合うように送信した場合の、１１ｍｍでの波形を示したものである。図中、一点鎖線は、８ｍｍ幅の変換素子の配列方向（第一の方向）と交差する方向（第二の方向）に一様な送信強度分布で送信したもの（送信音圧分布５０１に対応）である。図中、点線は、第二の方向の端部０．５ｍｍの送信強度分布を低下させたもの（送信音圧分布５０２に対応）である。図中、実線は、第二の方向の端部１ｍｍの送信強度分布を低下させたもの（送信音圧分布５０３に対応）である。また、図６（Ｂ）はフォーカスを合わせた１５ｍｍ深さでの波形を示している。   FIG. 6 (A) shows a waveform at 11 mm when the three types of transmission sound pressure distributions shown in FIGS. 5 (B) to 5 (D) are transmitted so as to be focused at a depth of 15 mm. It is shown. In the figure, the alternate long and short dash line is transmitted with a uniform transmission intensity distribution in the direction (second direction) intersecting the array direction (first direction) of the 8 mm-width conversion elements (corresponding to the transmission sound pressure distribution 501) ). In the figure, the dotted line is a reduction in the transmission intensity distribution at the end 0.5 mm in the second direction (corresponding to the transmission sound pressure distribution 502). In the figure, the solid line is a reduction in the transmission intensity distribution at the end 1 mm in the second direction (corresponding to the transmission sound pressure distribution 503). FIG. 6B shows a waveform at a depth of 15 mm with the focus on.

この結果を見ると分かるように、第二の方向の端部の方が中央部より送信音圧が低くなるようにすることで、送信波形がフォーカスの合った深さのものに近付く。つまり深さによる波形の変化を抑制することができる。   As can be seen from this result, the transmission waveform approaches the focused depth when the transmission sound pressure is lower at the end in the second direction than at the center. That is, a change in waveform due to depth can be suppressed.

図７は１５ｍｍ深さにおける波形変化を考慮した参照信号を用いてＦＤＩ適応処理を実施した結果である。図中の実線は、本発明の素子端部１ｍｍの送信音圧を低くした場合の
処理結果である。図中の点線は、変換素子の送信音圧を一様にした場合の処理結果である。実線で示すように、素子端部の送信音圧を低くすることにより深さごとの波形の変化が抑制され、ＦＤＩ適応処理による空間分解能向上の効果が安定して得られている（特に１１ｍｍ深さ）ことが分かる。 FIG. 7 shows the result of FDI adaptation processing using a reference signal that takes into account the change in waveform at a depth of 15 mm. The solid line in the figure is the processing result when the transmission sound pressure at the element end 1 mm of the present invention is lowered. The dotted line in the figure represents the processing result when the transmission sound pressure of the conversion element is made uniform. As shown by the solid line, by changing the transmission sound pressure at the end of the element, the change in the waveform at each depth is suppressed, and the effect of improving the spatial resolution by the FDI adaptive processing is stably obtained (particularly 11 mm depth). I understand)

図８は１８ｍｍ深さにおける波形変化を考慮した参照信号を用いてＦＤＩ適応処理を実施した結果である、図中の実線は、本発明の素子端部１ｍｍの送信音圧を低くした場合の処理結果である。図中の点線は、変換素子の送信音圧を一様にした場合の処理結果である。実線で示すように、素子端部の送信音圧を低くすることにより深さごとの波形の変化が抑制され、ＦＤＩ適応処理による空間分解能向上の効果が安定して得られていることが分かる。   FIG. 8 shows the result of the FDI adaptation process using the reference signal considering the waveform change at the depth of 18 mm. The solid line in the figure shows the process when the transmission sound pressure at the element end 1 mm of the present invention is lowered. It is a result. The dotted line in the figure represents the processing result when the transmission sound pressure of the conversion element is made uniform. As shown by the solid line, it can be seen that by changing the transmission sound pressure at the end of the element, the change in the waveform for each depth is suppressed, and the effect of improving the spatial resolution by the FDI adaptive processing is stably obtained.

以上に示したように、変換素子が配列された第一の方向と交差する第二の方向において、端部の送信音圧を中央部の送信音圧よりも低くすることによって、深さごとの波形変化の抑制や、ＦＤＩ適応処理による空間分解能向上という効果が得られている。   As described above, in the second direction crossing the first direction in which the conversion elements are arranged, the transmission sound pressure at the end is made lower than the transmission sound pressure at the center, so that The effects of suppressing waveform change and improving spatial resolution by FDI adaptive processing are obtained.

以下、図面を用いて被検体情報取得装置の一実施形態について詳細に説明する。なお、同一の構成要素には原則として同一の符号を付して、説明を省略する。   Hereinafter, an embodiment of an object information acquiring apparatus will be described in detail with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same component in principle, and description is abbreviate | omitted.

＜第１の実施形態＞
本実施形態の被検体情報取得装置は、図１で示した装置と同様の構成の装置を用いる。本実施形態では、変換素子００２の形状についてより詳細に述べ、その他の処理フローは図４を用いて説明した処理と同様であるため省略する。 <First Embodiment>
The subject information acquisition apparatus of the present embodiment uses an apparatus having the same configuration as the apparatus shown in FIG. In this embodiment, the shape of the conversion element 002 will be described in more detail, and the other processing flow is the same as the processing described with reference to FIG.

本実施形態では静電容量の変化を用いたＣＭＵＴを変換素子として用いる。図９はＣＭＵＴにおける１つのセルを模式的に示した図であり、図９（Ａ）は平面図、図９（Ｂ）は断面図である。１つのセルにおいて、ギャップ９０１の上にメンブレン構造９０２が形成してあり、さらにその上に電極９０３が設置されている。なお、図９は１つのセルを示しているため、複数のセルの電極９０３同士をつなぐ配線は省略している。図９では、シリコン基板等の基板９０４自体を電極９０３の対向電極として用いている。なお、基板９０４とは別に下部電極を設ける構成としても構わない。   In this embodiment, a CMUT using a change in capacitance is used as a conversion element. 9A and 9B are diagrams schematically showing one cell in the CMUT. FIG. 9A is a plan view and FIG. 9B is a cross-sectional view. In one cell, a membrane structure 902 is formed on the gap 901, and an electrode 903 is further provided thereon. Since FIG. 9 shows one cell, the wiring connecting the electrodes 903 of a plurality of cells is omitted. In FIG. 9, the substrate 904 itself such as a silicon substrate is used as the counter electrode of the electrode 903. Note that a lower electrode may be provided separately from the substrate 904.

ＣＭＵＴのセルは、間隙としてのキャビティ（ギャップ９０１）を隔てて設けられた一対の電極のうち一方の電極（図９の場合は電極９０３）を含む振動膜が振動可能に支持された構造である。具体的に図９の振動膜は、電極９０３とメンブレン構造９０２とを備える。下部電極としての基板９０４、又は上部電極としての電極９０３のいずれかに電圧波形信号（交番電圧）を入力することで、静電引力によりメンブレン構造９０２がギャップ９０１の方へ引き込まれる。また、その引きこみが回復する動きによって音響波を発生させることが出来る。   The CMUT cell has a structure in which a vibrating membrane including one electrode (electrode 903 in the case of FIG. 9) of a pair of electrodes provided with a cavity (gap 901) as a gap is supported to be able to vibrate. . Specifically, the vibrating membrane in FIG. 9 includes an electrode 903 and a membrane structure 902. By inputting a voltage waveform signal (alternating voltage) to either the substrate 904 as the lower electrode or the electrode 903 as the upper electrode, the membrane structure 902 is drawn toward the gap 901 by electrostatic attraction. In addition, an acoustic wave can be generated by a movement in which the drawing is recovered.

図１０はＣＭＵＴの１つの変換素子００２（１つのエレメント）を示した模式図である。１つのエレメント中には、図９に示したようなセルが複数配列されている。また、図１０に示すエレメントが複数配列されて図５に示すような変換素子アレイが形成される。ＣＭＵＴは、このエレメント単位で信号の入力や出力が行われる。つまり、１つのセルを１つの容量と考えた場合、エレメント内の複数セルの容量は電気的に並列接続されている。また、エレメント同士は電気的に分離されている。   FIG. 10 is a schematic diagram showing one conversion element 002 (one element) of the CMUT. A plurality of cells as shown in FIG. 9 are arranged in one element. Also, a plurality of elements shown in FIG. 10 are arranged to form a conversion element array as shown in FIG. The CMUT inputs and outputs signals in units of elements. That is, when one cell is considered as one capacity, the capacity of a plurality of cells in the element is electrically connected in parallel. In addition, the elements are electrically separated.

図１０中、左右方向が変換素子００２の配列方向（第一の方向）である。このように本実施形態では、ＣＭＵＴセルの変換素子上の単位面積当たりの数（存在密度）を、第一の方向と交差する方向（第二の方向）における端部の方に行くに従って少なくなるようにし
ている。これにより、第二の方向における端部の方が、中央部と比べて音響波の送信音圧が低くなるように出来る。なお、同一の変換素子００２の上に並べられたＣＭＵＴセルには同じ電圧駆動波形を入力することで本発明の効果を得ることが出来る。 In FIG. 10, the horizontal direction is the arrangement direction (first direction) of the conversion elements 002. As described above, in the present embodiment, the number (existence density) per unit area on the conversion element of the CMUT cell decreases toward the end in the direction (second direction) intersecting the first direction. I am doing so. As a result, the transmission sound pressure of the acoustic wave can be lower at the end in the second direction than at the center. The effect of the present invention can be obtained by inputting the same voltage drive waveform to the CMUT cells arranged on the same conversion element 002.

このように構成された変換素子００２を用いて音響波を送信することにより、深さごとの送信波形の変化を抑制することができ、ＦＤＩ適応処理の効果をより安定して得ることが可能となる。   By transmitting an acoustic wave using the conversion element 002 configured as described above, it is possible to suppress a change in transmission waveform for each depth, and to obtain the effect of FDI adaptation processing more stably. Become.

なお、図１０ではＣＭＵＴセルの存在密度を変化させることで本発明の効果を得た。しかしセルの構成はこれに限られない。図１１（Ａ）に示すように端部に行くに従って電極サイズが小さくなるよう変化させても良い。また、図１１（Ｂ）に示すようにメンブレン構造のサイズを変化させても良い。また、図１１（Ｃ）に示すようにメンブレン構造は形成するが端部に行くに従って電極を形成しないセルを増加させても良い。また、図示はしないが、端部に行くに従ってギャップの厚みを変化させても良い。これらいずれの手法によっても本発明の効果を得ることが出来る。   In FIG. 10, the effect of the present invention was obtained by changing the density of CMUT cells. However, the cell configuration is not limited to this. As shown in FIG. 11A, the electrode size may be changed so as to decrease toward the end. Further, the size of the membrane structure may be changed as shown in FIG. Further, as shown in FIG. 11C, the number of cells in which the membrane structure is formed but the electrode is not formed may be increased toward the end. Although not shown, the thickness of the gap may be changed toward the end. The effects of the present invention can be obtained by any of these methods.

＜第２の実施形態＞
本実施形態の被検体情報取得装置は、図１で示した装置と同様の構成の装置を用いる。本実施形態では、変換素子００２として圧電素子を用いて一列に並べた例について述べる。その他の処理フローは図４を用いて説明した処理と同様であるため省略する。 <Second Embodiment>
The subject information acquisition apparatus of the present embodiment uses an apparatus having the same configuration as the apparatus shown in FIG. In this embodiment, an example in which piezoelectric elements are used as the conversion elements 002 and arranged in a line will be described. The other processing flow is the same as the processing described with reference to FIG.

本実施形態では、ＰＺＴ等の圧電素子を変換素子として用いる。具体的には、特許文献１（特開平６−１２５８９４号公報）にあるように、第二の方向（圧電素子が配列された第一の方向と交差する方向）における端部の送信音圧が、中央部の送信音圧よりも下がるように、バッキング材の音響インピーダンスを変えるとよい。つまり、第二の方向において、圧電素子の中央部の背面に位置するバッキング材の音響インピーダンスのほうが、端部の背面に位置するバッキング材の音響インピーダンスよりも、圧電素子の音響インピーダンスと近くなるようにする。   In this embodiment, a piezoelectric element such as PZT is used as the conversion element. Specifically, as disclosed in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 6-125894), the transmission sound pressure at the end in the second direction (direction intersecting the first direction in which the piezoelectric elements are arranged) is The acoustic impedance of the backing material may be changed so as to be lower than the transmission sound pressure at the center. That is, in the second direction, the acoustic impedance of the backing material located on the back surface of the central portion of the piezoelectric element is closer to the acoustic impedance of the piezoelectric element than the acoustic impedance of the backing material located on the back surface of the end portion. To.

また、特許文献２（特公平１−２４４７９号公報）、特許文献３（特公平１−２４４８０号公報）等に記載されているように、第二の方向における端部の送信音圧を中央部の送信音圧よりも下げるように、圧電素子自体を加工してもよい。   Also, as described in Patent Document 2 (Japanese Patent Publication No. 1-244479), Patent Document 3 (Japanese Patent Publication No. 1-244480), and the like, the transmission sound pressure at the end in the second direction is set at the center. The piezoelectric element itself may be processed so as to be lower than the transmitted sound pressure.

このように、本実施形態の構成の圧電素子を用いた探触子から音響波を送信することにより、深さごとの送信波形の変化を抑制することができ、ＦＤＩ適応処理の効果をより安定して得ることが可能となる。   As described above, by transmitting the acoustic wave from the probe using the piezoelectric element having the configuration of the present embodiment, it is possible to suppress the change in the transmission waveform at each depth, and the effect of the FDI adaptation processing is more stable. Can be obtained.

＜第３の実施形態＞
本実施形態の被検体情報取得装置は、図１で示した装置と同様の構成の装置を用いる。本実施形態では、複数の変換素子００２を、１．５Ｄアレイ、１．７５Ｄアレイ、２Ｄアレイのように２次元に配列した例について説明する。その他の処理フローは図４を用いて説明した処理と同様であるため省略する。 <Third Embodiment>
The subject information acquisition apparatus of the present embodiment uses an apparatus having the same configuration as the apparatus shown in FIG. In the present embodiment, an example will be described in which a plurality of conversion elements 002 are two-dimensionally arranged such as a 1.5D array, a 1.75D array, and a 2D array. The other processing flow is the same as the processing described with reference to FIG.

本実施形態においても変換素子としては、ＣＭＵＴや圧電素子等、どのような変換素子を用いても良い。また２次元に変換素子を配列した例においても、第１及び第２の実施形態のようにＣＭＵＴや圧電素子、バッキング材の構成を工夫することにより、第二の方向（変換素子の配列方向である第一の方向とは交差する方向）の端部の音圧を下げることが可能である。ただし、本実施形態の場合、第二の方向の端部の音圧を下げるために、必ずしもＣＭＵＴの構成を工夫したり、圧電素子やバッキング材の構成を工夫したりする必要はない。つまり、音響波を送信するための送信信号を工夫することにより、第二の方向に
おいて一様な構造を持つ変換素子であっても本発明の効果が得られる。以下では、特に図１２に示すように、１．５Ｄアレイにおいて、送信信号を工夫した場合の例について説明する。ここで、１．５Ｄアレイを用いた場合、変換素子の配列方向とは、電子走査を行う方向（図１２における左右方向）を示す。つまり、音響波の送信ビームフォーミングを行う変換素子群の組み合わせを順次切り替えて、変換素子群の一方の端から他方の端まで順に行う場合の、電子走査の方向（つまりリニアスキャンの方向）である。 Also in this embodiment, any conversion element such as a CMUT or a piezoelectric element may be used as the conversion element. Also in the example in which the conversion elements are two-dimensionally arranged, the second direction (in the arrangement direction of the conversion elements) can be obtained by devising the configuration of the CMUT, piezoelectric element, and backing material as in the first and second embodiments. It is possible to reduce the sound pressure at the end in the direction intersecting with a certain first direction. However, in the case of this embodiment, it is not always necessary to devise the configuration of the CMUT or the configuration of the piezoelectric element or the backing material in order to reduce the sound pressure at the end in the second direction. In other words, by devising a transmission signal for transmitting an acoustic wave, the effect of the present invention can be obtained even with a conversion element having a uniform structure in the second direction. Hereinafter, as shown in FIG. 12 in particular, an example in which a transmission signal is devised in a 1.5D array will be described. Here, when a 1.5D array is used, the arrangement direction of the conversion elements indicates a direction in which electronic scanning is performed (the horizontal direction in FIG. 12). That is, it is the direction of electronic scanning (that is, the direction of linear scanning) in the case where the combinations of the conversion element groups that perform acoustic beam transmission beamforming are sequentially switched and sequentially performed from one end of the conversion element group to the other end. .

本実施形態では、探触子内における第二の方向（図１２における上下方向）における端部の変換素子に入力する送信信号の振幅（強度）を、中央部の変換素子に入力する送信信号の振幅（強度）よりも小さくする。これにより、第２の方向における端部の変換素子のほうが、中央部の変換素子よりも、送信音圧を小さくすることが可能となる。また、本実施形態では、第二の方向に並ぶ複数の変換素子００２に入力する送信信号間に遅延時間を設ける。つまり、電子走査の方向と交差する方向においても、変換素子００２への送信信号に時間差を設けることにより、レンズを設けずに、第二の方向へもフォーカスさせることができる。具体的には、前記交差する方向の端部の変換素子に入力する送信信号に対して中央部の変換素子に入力する送信信号を遅らせるとよい。もちろん、本実施形態においても変換素子の表面側にレンズを設けることにより第二の方向へフォーカスさせてもよい。   In the present embodiment, the amplitude (intensity) of the transmission signal input to the end conversion element in the second direction (vertical direction in FIG. 12) in the probe is the transmission signal input to the center conversion element. Make it smaller than the amplitude (intensity). As a result, the transmission sound pressure can be made smaller in the end conversion element in the second direction than in the center conversion element. In this embodiment, a delay time is provided between transmission signals input to the plurality of conversion elements 002 arranged in the second direction. That is, even in a direction intersecting with the direction of electronic scanning, by providing a time difference in the transmission signal to the conversion element 002, it is possible to focus in the second direction without providing a lens. Specifically, the transmission signal input to the central conversion element may be delayed with respect to the transmission signal input to the conversion element at the end in the intersecting direction. Of course, also in this embodiment, focusing may be performed in the second direction by providing a lens on the surface side of the conversion element.

これにより、本実施形態の探触子も、第二の方向における中央部よりも、第二の方向における端部のほうが、送信音圧が低くなるように構成できる。よって、深さごとの送信波形の変化を抑制することができ、ＦＤＩ適応処理の効果をより安定して得ることが可能となる。また、２Ｄアレイの場合、２Ｄアレイの全変換素子を用いてセクタスキャンをすることがある。このような２Ｄアレイの場合は、第二の方向における端部の変換素子だけでなく、第一の方向における端部の変換素子の送信音圧も小さくしてもよい。つまり、ある一方向における端部だけでなく、２Ｄアレイの外周側の変換素子は中央部の変換素子よりも送信音圧が小さくなるようにするとよい。   Thereby, the probe of this embodiment can also be configured such that the transmission sound pressure is lower at the end in the second direction than at the center in the second direction. Therefore, a change in the transmission waveform for each depth can be suppressed, and the effect of the FDI adaptation process can be obtained more stably. In the case of a 2D array, sector scanning may be performed using all the conversion elements of the 2D array. In the case of such a 2D array, the transmission sound pressure of not only the end conversion element in the second direction but also the end conversion element in the first direction may be reduced. That is, it is preferable that the transmission sound pressure is lower not only at the end in one direction but also at the outer peripheral side of the 2D array than at the central conversion element.

＜第４の実施形態＞
図１３は本実施形態で用いる被検体情報取得装置の構成を模式的に示した図である。
上記の実施形態と異なる点は、参照信号記録ブロック００９を有するところである。参照信号記録ブロック００９は、被検体内の位置に対応して波形が異なる参照信号を複数記憶するメモリである。具体的には、被検体内の深さ方向における位置に対応して波形が夫々異なる複数の参照信号や、音響波の送信方向に応じて波形が夫々異なる複数の参照信号を記憶している。また、深さと送信方向との両方に応じて変化する複数の参照信号を記憶していてもよい。参照信号記録ブロック００９から参照信号を出力する際に、参照信号記録ブロック００９に記憶されている全ての参照信号を出力する必要はない。 <Fourth Embodiment>
FIG. 13 is a diagram schematically showing the configuration of the subject information acquiring apparatus used in the present embodiment.
The difference from the above embodiment is that a reference signal recording block 009 is provided. The reference signal recording block 009 is a memory that stores a plurality of reference signals having different waveforms corresponding to positions in the subject. Specifically, a plurality of reference signals having different waveforms corresponding to positions in the depth direction within the subject and a plurality of reference signals having different waveforms depending on the transmission direction of the acoustic wave are stored. Further, a plurality of reference signals that change according to both the depth and the transmission direction may be stored. When outputting the reference signal from the reference signal recording block 009, it is not necessary to output all the reference signals stored in the reference signal recording block 009.

この参照信号記録ブロック００９の動作ならびにシステム制御部００４の動作について先ほどの実施形態とは異なる点に絞り、説明を行う。なお、本実施形態における処理手段は、上記の実施形態における処理手段に加えて、参照信号記録ブロック００９を含んでもよい。   The operation of the reference signal recording block 009 and the operation of the system control unit 004 will be described by focusing on the points different from the previous embodiment. Note that the processing means in this embodiment may include a reference signal recording block 009 in addition to the processing means in the above embodiment.

システム制御部００４は、参照信号記録ブロック００９に対して、ＦＤＩ適応処理ブロック００７がＦＤＩ適応処理を行う工程中に、夫々異なる２つ以上の参照信号を出力するように指示する。つまり、ＦＤＩ適応処理ブロック００７は、被検体内の位置に応じて少なくとも１回は参照信号を切替えて、ＦＤＩ適応処理を行う。特に、深さ（つまり、反射波の受信時間）、及び、音響波の送信方向、のうち少なくともいずれか一方に応じて、少なくとも１回は参照信号を切替える。   The system control unit 004 instructs the reference signal recording block 009 to output two or more different reference signals during the process in which the FDI adaptive processing block 007 performs the FDI adaptive processing. That is, the FDI adaptation processing block 007 performs the FDI adaptation processing by switching the reference signal at least once according to the position in the subject. In particular, the reference signal is switched at least once according to at least one of the depth (that is, the reception time of the reflected wave) and the transmission direction of the acoustic wave.

特に、深さに応じて参照信号を切替える形態では、一本の走査線信号を用いてＦＤＩ適応処理を行う工程中に、少なくとも１回は参照信号を切替える。つまり、一本の走査線信号上における第１の位置の強度信号と、同じ走査線信号上における第２の位置（第１の位置とは異なる）の強度信号と、で異なる参照信号を用いてＦＤＩ適応処理を行う。ただし、位置毎に毎回参照信号を切り替える必要はない。一本の走査線信号を処理する場合に、被検体内の浅い領域では毎回第１の参照信号を用いてＦＤＩ適応処理を行い、深い領域では毎回第２の参照信号を用いてＦＤＩ適応処理を行うなど、位置に応じて少なくとも１回参照信号を切り替えればよい。また参照信号も位置毎に用意しておく必要はない。所定の範囲の領域毎に用意しておけばよい。このようにして取得された複数の電力強度は、画像処理ブロック０１０へ出力される。   In particular, in the embodiment in which the reference signal is switched according to the depth, the reference signal is switched at least once during the process of performing the FDI adaptation processing using one scanning line signal. That is, different reference signals are used for the intensity signal at the first position on one scanning line signal and the intensity signal at the second position (different from the first position) on the same scanning line signal. Perform FDI adaptation processing. However, it is not necessary to switch the reference signal every time for each position. When processing one scanning line signal, FDI adaptation processing is performed using the first reference signal each time in a shallow region within the subject, and FDI adaptation processing is performed using the second reference signal every time in a deep region. The reference signal may be switched at least once depending on the position. Also, it is not necessary to prepare a reference signal for each position. What is necessary is just to prepare for every area | region of a predetermined range. The plurality of power intensities acquired in this way are output to the image processing block 010.

このような処理を行った場合、第二の方向（変換素子の配列方向と交差する方向）における端部の方が中央部よりも音響波の送信音圧が低くなるように構成したことによる深さ方向での送信波形の変化の抑制という効果はそのまま享受できる。さらに本実施形態では、送信波形の変化に対応した参照信号を用いることによって、ＦＤＩ適応処理がより安定的に実行可能となるという効果が得られる。   When such a process is performed, the depth in the second direction (the direction intersecting the arrangement direction of the conversion elements) is such that the transmission sound pressure of the acoustic wave is lower than the central portion. The effect of suppressing the change in the transmission waveform in the vertical direction can be enjoyed as it is. Furthermore, in this embodiment, by using the reference signal corresponding to the change in the transmission waveform, an effect that the FDI adaptive processing can be executed more stably can be obtained.

図１４は本実施形態によって処理を実施した結果である。
図中の実線は、素子端部１ｍｍの送信音圧を低くした変換素子を用いた場合の処理結果を示す。領域ＤＡでは１２ｍｍ深さ、領域ＤＢでは１５ｍｍ深さ、領域ＤＣでは１８ｍｍ深さでの波形を考慮した参照信号を用いてＦＤＩ適応処理を実施している。図中の点線は、変換素子の送信音圧を一様にし、さらに１８ｍｍ深さでの波形を用いてＦＤＩ適応処理を実施した場合の処理結果を示す。両者を比較すると、実線のように、素子端部の送信音圧を低くするだけでなく、深さに応じた参照信号を用いることで、さらに空間分解能を向上させる効果を安定して得られることが分かる。 FIG. 14 shows the result of processing according to this embodiment.
A solid line in the figure indicates a processing result when a conversion element having a low transmission sound pressure at the element end 1 mm is used. The FDI adaptive processing is performed using a reference signal that takes into account the waveform at 12 mm depth in the area DA, 15 mm depth in the area DB, and 18 mm depth in the area DC. The dotted line in the figure indicates the processing result when the transmission sound pressure of the conversion element is made uniform and the FDI adaptation processing is performed using a waveform at a depth of 18 mm. Comparing the two, it is possible to stably obtain the effect of further improving the spatial resolution by using the reference signal according to the depth as well as lowering the transmission sound pressure at the element end as shown by the solid line I understand.

＜第５の実施形態＞
上記各実施形態においては、探触子００１の変換素子００２として、超音波の送信と受信の両方を実施可能な、送受信兼用のものを用いている。しかし本発明は、送信用の変換素子群と受信用の変換素子群として、それぞれ別々のものを使用しても実施可能である。すなわち、送信回路００３に送信用の変換素子を接続し、それとは異なる受信用の変換素子を受信回路００５に接続する構成であっても本発明は実現できる。この場合、送信用の変換素子において第二の方向の端部の音圧出力を下げることにより、深さごとの反射波形の変化を抑制できる効果が得られることは、各実施形態に示したとおりである。さらに、受信用の変換素子において端部の音圧の受信強度を下げる構成としても、本発明の効果は得られる。これは、送信波形と受信波形の間に対応関係があることによる。 <Fifth Embodiment>
In each of the above-described embodiments, the transducer 002 of the probe 001 is a transmitter / receiver that can perform both transmission and reception of ultrasonic waves. However, the present invention can also be implemented by using separate transmission conversion element groups and reception conversion element groups. That is, the present invention can be realized even with a configuration in which a transmission conversion element is connected to the transmission circuit 003 and a reception conversion element different from the transmission conversion element is connected to the reception circuit 005. In this case, by reducing the sound pressure output at the end in the second direction in the transmitting conversion element, it is possible to obtain the effect of suppressing the change in the reflected waveform for each depth, as described in each embodiment. It is. Furthermore, the effect of the present invention can be obtained even if the receiving conversion element is configured to reduce the receiving intensity of the sound pressure at the end. This is because there is a correspondence between the transmission waveform and the reception waveform.

＜第６の実施形態＞
ところで、ドップラやエラストグラフィなどのイメージング法においては、受信信号の位相や相関などを利用し速度や硬さを算出する。この位相や相関などを利用する処理においては受信信号の波形は歪みが少ない方が好ましく、たとえば送信フォーカスの合った位置での波形などが好ましい。本発明によって得られた受信波形は深さ方向の変化が少なく、フォーカスの合っていない位置であってもフォーカスの合った位置での波形に近付くため、より精度良くドップラやエラストグラフィなどのイメージング法を行うことが可能である。このように、本発明はＦＤＩ適応処理に限らず、送受信信号に関するフォーカス処理を有するイメージング法に適用できる。 <Sixth Embodiment>
By the way, in imaging methods such as Doppler and elastography, the speed and hardness are calculated using the phase and correlation of the received signal. In processing using this phase, correlation, etc., it is preferable that the waveform of the received signal is less distorted, for example, a waveform at a position where the transmission focus is in place. Since the received waveform obtained by the present invention has little change in the depth direction and approaches the waveform at the focused position even at an out-of-focus position, an imaging method such as Doppler or elastography is more accurate. Can be done. As described above, the present invention can be applied not only to the FDI adaptive processing but also to an imaging method having a focus processing for transmission / reception signals.

＜第７の実施形態＞
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した各実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒
体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステムや装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。本発明は、被検体情報取得装置の各ブロックが処理を実行する被検体情報取得方法、あるいは、かかる被検体情報取得装置の制御方法として捉えることもできる。 <Seventh Embodiment>
The present invention can also be realized by executing the following processing. That is, the software (program) that realizes the functions of the above-described embodiments is supplied to the system or apparatus via the network or various storage media, and the computer of the system or apparatus (or CPU, MPU, etc.) reads the program. To be executed. The present invention can also be understood as a subject information acquisition method in which each block of the subject information acquisition apparatus executes processing, or a control method of the subject information acquisition apparatus.

００１：探触子，００２：変換素子，００３：送信回路，００４：システム制御部，００５：受信回路，００６：整相加算ブロック，００７：ＦＤＩ適応処理ブロック，０１０：画像処理ブロック   001: probe, 002: conversion element, 003: transmission circuit, 004: system control unit, 005: reception circuit, 006: phasing addition block, 007: FDI adaptive processing block, 010: image processing block

Claims (26)

被検体に音響波を送信し、前記被検体内で反射した反射波を受信して時系列の受信信号に変換する、第一の方向に配列された複数の変換素子を有する探触子と、
前記複数の変換素子から出力される複数の前記受信信号と、参照信号とを用いて、適応型信号処理を適用した周波数領域干渉計法を行い、被検体内の複数の位置の音響特性を求める処理手段と、
を有し、
前記複数の変換素子の各々は、前記第一の方向と交差する第二の方向における端部のほうが、前記第二の方向における中央部より、音響波の送信音圧が低くなるように構成されている
ことを特徴とする被検体情報取得装置。 A probe having a plurality of conversion elements arranged in a first direction, which transmits an acoustic wave to the subject, receives a reflected wave reflected in the subject and converts it into a time-series received signal;
Frequency domain interferometry using adaptive signal processing is performed using the plurality of received signals output from the plurality of conversion elements and reference signals, and acoustic characteristics at a plurality of positions in the subject are obtained. Processing means;
Have
Each of the plurality of conversion elements, towards the end of the second direction you crossing the first direction, constituting the center portion in the second direction, so that the transmission sound pressure of the acoustic wave is low An object information acquiring apparatus characterized in that: 前記参照信号は、前記変換素子から前記被検体の所定の深さに送信される音響波の波形に基づいて決定される
ことを特徴とする請求項１に記載の被検体情報取得装置。 The object information acquiring apparatus according to claim 1, wherein the reference signal is determined based on a waveform of an acoustic wave transmitted from the conversion element to a predetermined depth of the object. 前記所定の深さは、前記複数の変換素子が前記第一の方向において電子走査を行う際の送信フォーカスの深さである
ことを特徴とする請求項２に記載の被検体情報取得装置。 The subject information acquiring apparatus according to claim 2, wherein the predetermined depth is a transmission focus depth when the plurality of conversion elements perform electronic scanning in the first direction. 前記処理手段は、前記複数の変換素子が前記被検体に音響波を送信する深さに応じて前記参照信号を切り替える
ことを特徴とする請求項２または３に記載の被検体情報取得装置。 The object information acquiring apparatus according to claim 2, wherein the processing unit switches the reference signal according to a depth at which the plurality of conversion elements transmit acoustic waves to the object. 前記処理手段は、前記複数の変換素子が前記被検体に音響波を送信する方向に応じて前記参照信号を切り替える
ことを特徴とする請求項２ないし４のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。 5. The subject information according to claim 2, wherein the processing unit switches the reference signal in accordance with a direction in which the plurality of conversion elements transmit an acoustic wave to the subject. Acquisition device. 前記複数の変換素子は、一列に配列されており、
前記探触子は、前記複数の変換素子の前記音響波を送信する側に設けられた音響レンズを有する
ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。 The plurality of conversion elements are arranged in a line,
6. The object information acquiring apparatus according to claim 1, wherein the probe includes an acoustic lens provided on a side of the plurality of conversion elements that transmits the acoustic wave. . 前記複数の変換素子のそれぞれは、複数のセルを含むＣＭＵＴにより構成される
ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。 The object information acquiring apparatus according to claim 1, wherein each of the plurality of conversion elements is configured by a CMUT including a plurality of cells. 前記ＣＭＵＴは、前記第二の方向における端部の方が、前記第二の方向における中央部よりも、セルの密度が低い
ことを特徴とする請求項７に記載の被検体情報取得装置。 The subject information acquisition apparatus according to claim 7, wherein the CMUT has a cell density lower in an end portion in the second direction than in a central portion in the second direction. 前記ＣＭＵＴは、前記第二の方向における端部の方が、前記第二の方向における中央部よりも、セルの電極が小さい
ことを特徴とする請求項７に記載の被検体情報取得装置。 8. The object information acquiring apparatus according to claim 7, wherein the CMUT has a cell electrode smaller in an end portion in the second direction than in a central portion in the second direction. 前記複数の変換素子のそれぞれは、圧電素子により構成される
ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。 The object information acquiring apparatus according to claim 1, wherein each of the plurality of conversion elements includes a piezoelectric element. 前記探触子は、前記第二の方向にも複数の変換素子が配列されており、
前記第二の方向における端部の変換素子のほうが、前記第二の方向における中央部の変換素子より、音響波の送信音圧が低くなるように構成されている
ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。 The probe has a plurality of conversion elements arranged in the second direction,
2. The acoustic wave transmission sound pressure is lower in the end conversion element in the second direction than in the central conversion element in the second direction. 6. The object information acquiring apparatus according to any one of items 5 to 5. 前記探触子は、前記第二の方向にも複数の変換素子が配列されており、
前記第二の方向における端部の変換素子からの音響波の送信を、前記第二の方向における中央部の変換素子からの音響波の送信に対して遅延させる
ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。 The probe has a plurality of conversion elements arranged in the second direction,
The transmission of the acoustic wave from the end conversion element in the second direction is delayed with respect to the transmission of the acoustic wave from the center conversion element in the second direction. 6. The subject information acquisition apparatus according to any one of 5 above. 被検体に音響波を送信する複数の変換素子を有する第一の方向に配列された送信用の変換素子群と、被検体内で反射した反射波を受信して時系列の受信信号に変換する複数の変換素子を有する前記第一の方向に配列された受信用の変換素子群と、を有する探触子と、
前記受信用の変換素子群から出力される複数の前記受信信号と、参照信号とを用いて、適応型信号処理を適用した周波数領域干渉計法を行い、被検体内の複数の位置の音響特性を求める処理手段と、
を有し、
前記送信用の変換素子群が有する前記複数の変換素子の各々は、前記第一の方向と交差する第二の方向における端部のほうが、前記第二の方向における中央部より、音響波の送信音圧が低くなるように構成されている、または、前記受信用の変換素子群が有する前記複数の変換素子の各々は、前記第二の方向における端部のほうが、前記第二の方向における中央部より、音響波の受信強度が低くなるように構成されている
ことを特徴とする被検体情報取得装置。 A transmission conversion element group arranged in a first direction having a plurality of conversion elements for transmitting acoustic waves to the subject, and a reflected wave reflected in the subject are received and converted into a time-series received signal. A transducer having a group of transducer elements for reception arranged in the first direction having a plurality of transducer elements; and
Using the plurality of received signals output from the receiving conversion element group and a reference signal, frequency domain interferometry using adaptive signal processing is performed, and acoustic characteristics at a plurality of positions in the subject Processing means for obtaining
Have
Each of the plurality of conversion elements included in the transmission conversion element group is configured to transmit an acoustic wave at the end in the second direction intersecting the first direction from the center in the second direction. sound pressure has been configured to be lower, or, each of the plurality of conversion elements conversion element group for the reception has the better end in the second direction, the center in the second direction The object information acquiring apparatus is configured such that the reception intensity of the acoustic wave is lower than the unit. 前記複数の変換素子の各々は、複数のセルを含んで構成され、各々の変換素子に含まれる前記複数のセルは、共通の駆動信号により駆動される  Each of the plurality of conversion elements includes a plurality of cells, and the plurality of cells included in each conversion element are driven by a common drive signal.
ことを特徴とする請求項１〜６，１１〜１３のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。The object information acquiring apparatus according to any one of claims 1 to 6 and 11 to 13. 音響波を送信および受信する、第一の方向に配列された複数の変換素子を有する探触子と、処理手段と、を有し、前記複数の変換素子の各々は、前記第一の方向と交差する第二の方向における端部のほうが、前記第二の方向における中央部より、音響波の送信音圧が
低くなるように構成されている被検体情報取得装置の制御方法であって、
前記複数の変換素子が、被検体に音響波を送信するステップと、
前記複数の変換素子が、前記被検体内で反射した反射波を受信して時系列の受信信号に変換するステップと、
前記処理手段が、前記複数の変換素子から出力される複数の前記受信信号と、参照信号とを用いて、適応型信号処理を適用した周波数領域干渉計法を行い、被検体内の複数の位置の音響特性を求めるステップと、
を有することを特徴とする被検体情報取得装置の制御方法。 A probe having a plurality of transducer elements arranged in a first direction for transmitting and receiving an acoustic wave, and a processing means, wherein each of the plurality of transducer elements has the first direction; towards the end of the second direction you intersect, the center portion in the second direction, the transmission sound pressure of the acoustic wave is a control method for configured object information acquiring apparatus to be lower,
The plurality of conversion elements transmitting an acoustic wave to a subject ;
The plurality of conversion elements receiving reflected waves reflected in the subject and converting them into time-series received signals;
The processing means performs frequency domain interferometry using adaptive signal processing using a plurality of the received signals output from the plurality of conversion elements and a reference signal, and a plurality of positions in the subject. Obtaining the acoustic characteristics of
A method for controlling a subject information acquiring apparatus, comprising: 音響波を送信する複数の変換素子を有する第一の方向に配列された送信用の変換素子群と、音響波を受信する複数の変換素子を有する前記第一の方向に配列された受信用の変換素子群と、を有する探触子と、処理手段と、を有し、前記送信用の変換素子群が有する前記複数の変換素子の各々は、前記第一の方向と交差する第二の方向における端部のほうが、前記第二の方向における中央部より、音響波の送信音圧が低くなるように構成されている、または、前記受信用の変換素子群が有する前記複数の変換素子の各々は、前記第二の方向における端部のほうが、前記第二の方向における中央部より、音響波の受信強度が低くなるように構成されている被検体情報取得装置の制御方法であって、
前記送信用の変換素子群が、被検体に音響波を送信するステップと、
前記受信用の変換素子群が、被検体内で反射した反射波を受信して時系列の受信信号に変換するステップと、
前記処理手段が、前記受信用の変換素子群から出力される複数の前記受信信号と、参照信号とを用いて、適応型信号処理を適用した周波数領域干渉計法を行い、被検体内の複数の位置の音響特性を求めるステップと、
を有することを特徴とする被検体情報取得装置の制御方法。 A conversion element group for transmission arranged in a first direction having a plurality of conversion elements for transmitting acoustic waves, and a reception element arranged in the first direction having a plurality of conversion elements for receiving acoustic waves A transducer having a transducer element group, and processing means, and each of the plurality of transducer elements of the transducer element group for transmission is in a second direction intersecting the first direction. each of the plurality of conversion elements towards the ends, the center portion in the second direction, the transmission sound pressure of an acoustic wave has been configured to be lower, or, the conversion element group for the reception has the Is a control method of a subject information acquisition apparatus configured such that the end in the second direction has a lower acoustic wave reception intensity than the center in the second direction,
The transmitting conversion element group transmitting an acoustic wave to a subject;
The receiving conversion element group receives a reflected wave reflected in the subject and converts it into a time-series received signal;
The processing means performs frequency domain interferometry using adaptive signal processing using the plurality of received signals output from the receiving conversion element group and a reference signal, and a plurality of signals in the subject Obtaining acoustic characteristics of the position of
A method for controlling a subject information acquiring apparatus, comprising: 前記複数の変換素子の各々は、複数のセルを含んで構成され、各々の変換素子に含まれる前記複数のセルは、共通の駆動信号により駆動される  Each of the plurality of conversion elements includes a plurality of cells, and the plurality of cells included in each conversion element are driven by a common drive signal.
ことを特徴とする請求項１５または１６に記載の被検体情報取得装置の制御方法。The method for controlling an object information acquiring apparatus according to claim 15 or 16, wherein: 請求項１５ないし１７のいずれか１項に記載の制御方法の各ステップをコンピュータに実行させるプログラム。 The program which makes a computer perform each step of the control method of any one of Claim 15 thru | or 17 . 音響波を送信する、第一の方向に配列された複数の変換素子を有する探触子であって、  A probe having a plurality of transducer elements arranged in a first direction for transmitting acoustic waves,
前記複数の変換素子の各々は、共通の駆動信号で駆動される複数の変換セルを含んで構成されるとともに、前記第一の方向と交差する第二の方向における端部のほうが、前記第二の方向における中央部より、音響波の送信音圧が低くなるように構成されている  Each of the plurality of conversion elements is configured to include a plurality of conversion cells driven by a common drive signal, and an end portion in a second direction intersecting the first direction is the second direction. The transmission sound pressure of the acoustic wave is configured to be lower than the central part in the direction of
ことを特徴とする探触子。A probe characterized by that. 前記複数の変換素子は、一列に配列されており、  The plurality of conversion elements are arranged in a line,
前記複数の変換素子の前記音響波を送信する側に設けられた音響レンズをさらに有することを特徴とする請求項１９に記載の探触子。  The probe according to claim 19, further comprising an acoustic lens provided on the acoustic wave transmitting side of the plurality of conversion elements. 前記複数の変換素子のそれぞれは、複数のセルを含むＣＭＵＴにより構成される  Each of the plurality of conversion elements is configured by a CMUT including a plurality of cells.
ことを特徴とする請求項１９または２０に記載の探触子。The probe according to claim 19 or 20, wherein: 前記ＣＭＵＴは、前記第二の方向における端部の方が、前記第二の方向における中央部よりも、セルの密度が低い  The CMUT has a lower cell density at the end in the second direction than at the center in the second direction.
ことを特徴とする請求項２１に記載の探触子。The probe according to claim 21. 前記ＣＭＵＴは、前記第二の方向における端部の方が、前記第二の方向における中央部  The CMUT has an end portion in the second direction at a center portion in the second direction.
よりも、セルの電極が小さいCell electrode is smaller than
ことを特徴とする請求項２１に記載の探触子。The probe according to claim 21. 前記複数の変換素子のそれぞれは、圧電素子により構成される  Each of the plurality of conversion elements is configured by a piezoelectric element.
ことを特徴とする請求項１９または２０に記載の探触子。The probe according to claim 19 or 20, wherein: 前記探触子は、前記第二の方向にも複数の変換素子が配列されており、  The probe has a plurality of conversion elements arranged in the second direction,
前記第二の方向における端部の変換素子のほうが、前記第二の方向における中央部の変換素子より、音響波の送信音圧が低くなるように構成されている  The conversion element at the end in the second direction is configured so that the transmission sound pressure of the acoustic wave is lower than the conversion element at the center in the second direction.
ことを特徴とする請求項１９に記載の探触子。The probe according to claim 19. 前記探触子は、前記第二の方向にも複数の変換素子が配列されており、  The probe has a plurality of conversion elements arranged in the second direction,
前記第二の方向における端部の変換素子からの音響波の送信を、前記第二の方向における中央部の変換素子からの音響波の送信に対して遅延させる  The transmission of the acoustic wave from the end conversion element in the second direction is delayed with respect to the transmission of the acoustic wave from the center conversion element in the second direction.
ことを特徴とする請求項１９に記載の探触子。The probe according to claim 19.
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